| 研究課題/領域番号 |
15360090
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
流体工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
西山 秀哉 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)
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| 研究分担者 |
早瀬 敏幸 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30135313)
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (10302225)
高奈 秀匡 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (40375118)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| キーワード | プラズマ流体 / 機能性流体 / 多元制御 / ナノ流動 / 複雑干渉 / 微粒子・液滴 / 仮想実験 / 融合化 / Integrated fusion |
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| 研究概要 |
本研究では、プラズマ流体とマイクロ・ナノ粒子およびラジカルとの混相化、また、プラズマ流体システムの複雑干渉を考慮し、さらには、光センサー、圧力センサー、コントローラと融合化した「プラズマ流体融合システム」を構築した。得られた結果を要約すると、以下のようになる。
1.DCアシスト高周波誘導プラズマシステムを構築し、シースガスおよびキャリアガス流量比の制御や旋回流の有無、反応性ガスの注入位置によるプラズマ流の安定発生域、投入電力、反応ガス注入量およびプラズマの伸長を実験的に明らかにし、本システムの利点を示した。また、作動圧による注入した粒子軌跡やコイル部での流動構造、粒子速度や粒子温度を明らかにし、多元的な制御のための重要因子を提供した。
2.DC-RFハイブリッドプラズマ流動システムを用いた光触媒用酸化チタンナノ粒子創製プロセスを統計的手法による多入力-多目的最適化設計に基づき、特に入口流量やクウェンチガスの複雑干渉流動場を操作量にすることにより、ナノ粒径分布や結晶構造が制御可能なことを実験的に明らかにした。
3.反応性プラズマ溶射を想定して、基板に衝突するアルゴン・窒素混合プラズマジェットを安定化させるための多元制御システムを開発した。作動圧力と外部磁場を操作量とし、プラズマジェットからの放射光をセンシングすることにより、基板近傍でラジカルからの特定波長の放射強度の定値制御やジェット中心軸および幅の変動強度の抑制に成功した。
4.アルカリ蒸気をシードした高周波誘導乱流プラズマ流中のマイクロ粒子の溶融、蒸発の相変化や粒径減少へのシード効果、周波数や乱流効果を数値シミュレーションにより明らかにし、マイクロ粒子プラズマプロセスの制御性能を示した。
5.高周波誘導プラズマによるナノ粒子創製プロセスに凝縮・核生成の現実強化モデルを導入し、数値シミュレーションにより、特にクウェンチガス流量、印加周波数、DCジェット付加により金属ナノ粒子径分布が制御可能であることを明らかにした。
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